Szerkesztői a Kutatási Téma

Epitope Felfedezés, illetve a Szintetikus Vakcina Design

a Hagyományos, első generációs vakcinák áll, élő vagy rögzített egész kórokozók, míg a második generációs vakcinák közé tartozik többek között a natív fehérje antigének tisztított a kórokozó. Ezenkívül a harmadik generációs vakcinák olyan DNS-plazmidokból állnak, amelyek képesek kifejezni a gazdaszervezet legfontosabb kórokozó fehérje antigénjeinek szekvenciáját. A vakcinák e fejlődése során azonban biztonságosabbá vált a hatékonyság csökkenése, amelyet az adjuvánsok alkalmazásával kompenzáltak.

a vakcina készítmények fejlődésének legújabb lépése az epitóp vakcinák kifejlesztése. Az epitópok egy fehérje rövid aminosav-szekvenciái, amelyek közvetlenebb és hatásosabb immunválaszt válthatnak ki, mint a teljes rokon fehérje által kiváltott válasz (1).

ezenkívül az epitóp vakcinák kifejlesztésének stratégiája megköveteli az érdeklődő immunogén fehérje aminosav-szekvenciájának pontos ismeretét. Ezért, mivel elleni vakcinák parazita, baktérium, vagy vírus fertőzések, illetve daganatok szükség celluláris immunválasz a megelőzés, védekezés, gyógyítani, egy stratégia az úgynevezett Fordított Vaccinology (RV) fejlesztették ki. Az RV-megközelítés a kórokozó DNS-ében található kodon-szekvencia információit használja fel egy kiegészítő cDNS előállításához, majd tovább fordítja azt az érdekes fehérje szekvenciájának megszerzéséhez. Miután ezek a fehérjék a gazdaszervezet antigénbemutató sejtjeiben (APC) vannak, feldolgozásra kerülnek. A T-sejt epitópjai ezután proteolitikusan hasadnak le a fehérjéből, és az APC felület MHC molekulái tovább vannak kitéve, hogy kölcsönhatásba lépjenek a T-sejtek receptoraival. Ezért a tudás az elsődleges sorrend a fehérje antigén, a epitopes azonosítható a klónozás a tartományok vagy kisebb peptidek, a fehérjét külön-külön, illetve kísérletileg annak meghatározása, hogy melyik immunogén, vagy alternatív megoldásként a szűrés az egész fehérje szekvencia segítségével in silico előrejelzések programok .

az MHC molekulák szerkezete az APC, MHC I. osztályú molekulákon egyetlen alfa-lánccal rendelkezik, amely befolyásolja a kötődést, és a kötési horony az alfa 1 és az alfa 2 domének (Fleri et al.). Mivel a kötőhorony zárva van, csak rövidebb peptideket (8-14 aminosavat) képes befogadni. A horonykötő magnak csak kilenc aminosavja van. Ezzel szemben az MHC II osztályú molekuláknak két láncuk van, az alfa és a béta, amelyek befolyásolják a kötődést. A kötőhorony nyitott és hosszabb peptideket (13-25 aminosavat) képes befogadni, de a kötő magnak 9 aminosavmaradéka van, mindkét oldalán 0-5 maradékkal. Csak az alfa-lánc változó az I. osztályú molekulákban, tehát a nómenklatúra “HLA”, majd az A, B vagy C hely, csillag, és az általa képviselt allél száma. A II. osztályú molekulák esetében mind az alfa -, mind a béta-láncok hatással vannak a kötésre, és mindkét láncuk változó a DP és DQ loci esetében. A DR locus esetében azonban csak a béta lánc változó (Fleri et al.). Az összes említett tulajdonság esetében az MHC II. osztályú kötési előrejelzés nagyobb kihívást jelent, mint az I. osztályú molekulák esetében. Különböző gépi tanulási algoritmusok alapján SZÁMOS előrejelzést fejlesztettek ki a fehérje antigének T-sejt epitópjainak azonosítására .

ezzel szemben a parazita, vírusos, bakteriális fertőzések és tumorok esetében, amelyek prevenciós kontrollja és gyógyítása hatékony antitestválasz kialakulását igényli, a probléma összetettebb. Valójában a B-sejt epitópok többsége nem folytonos epitópok, amelyek a fehérje különálló régióiban található aminosavmaradékokból állnak, és amelyeket a lánc összecsukásával egyesítenek (4). Ezeket a maradékcsoportokat nem lehet izolálni az antigénből. Ezért az ilyen esetekben alkalmazott stratégiát strukturális alapú reverz vaccinológiának (sbrv) nevezzük, amely a fehérje antigén elleni monoklonális antitestek alkalmazására összpontosít. Hat kiegészítő meghatározó Régió (4) vagy antigénkötő régió (ABRs) (5) van az antitest molekulában, amelyek kölcsönhatásba léphetnek az antigénnel. Az antigénkötő hely, más néven paratóp, amely egy kis régió (10-15 aminosavból) az antitest azon része, amely felismeri és kötődik egy antigénhez. Azonban minden ABR jelentősen különbözik az aminosav-összetételétől, és hajlamos különböző típusú aminosavakat kötni a fehérjék felületén. E különbségek ellenére a hat ABR kombinált preferenciája nem teszi lehetővé az epitópok megkülönböztetését a fehérje felületének többi részétől. Ezek az eredmények magyarázzák a fehérje epitópok előrejelzésére szolgáló korábbi és újonnan javasolt módszerek gyenge sikerét (4, 5). Az SBVR stratégiát a monoklonális antitestből álló komplex kölcsönhatásának a fehérjével való tanulmányozására használják annak meghatározására, hogy az antigén fehérje aminosavai, a monoklonális antitest ABR vagy paratópja kötődik-e. Ennek a megközelítésnek a célja a nem folytonos epitóp potenciális aminosav-szekvenciájának közvetett megvilágítása. Az antitestekkel kölcsönhatásba lépő epitópok keresése azonban sokkal nehezebb feladat, amelyre a sikeres előrejelzési algoritmusok a nem létezőkről szólnak. Következésképpen ez a stratégia nem ért el sok sikert (4, 5).

a szintetikus lineáris peptidek képtelensége, hogy hatékonyan utánozzák a nem folytonos epitópokat, az egyik oka annak, hogy sok B-sejtes szintetikus vakcina nem indukálja a semlegesítő antitestek szintézisét. Ezek a tények részben megmagyarázzák, hogy bár több mint ezer szintetikus B-sejtes peptidet azonosítottak, ezek közül csak 125 fejlődött az I. fázisba, 30 közülük a II. fázisba, és egyikük sem sikerült a III. fázisú vizsgálatokban, vagy emberi felhasználásra engedélyezték őket (4).

ennélfogva, míg az RV általában a teljes kórokozó genomjának in silico elemzésére utal, hogy azonosítsa az összes antigént, amelyet a kórokozó képes kifejezni, az SBRV arra a megközelítésre utal, amely megpróbálja vakcinát előállítani az epitópokhoz kötött semlegesítő antitestek ismert kristályszerkezetéből (6).

antitestválasz által megelőzhető fertőzések esetén az antigenitás kifejezést gyakran összekeverték az immunogenitással (7). Valójában egyes vírusos antigének epitópjait gyakran tévesen immunogéneknek tekintik, amikor csak antigének, mivel kölcsönhatásba léphetnek a vírus ellen emelt különféle antitestekkel, de nem képesek kiváltani a védelemben részt vevő semlegesítő antitestek szintézisét (7). Korábban azt hitték, hogy ha egy antigén epitóp erősen kötődik egy semlegesítő monoklonális antitesthez in vitro, akkor vakcinaként is képes lesz a semlegesítő antitestek szintézisét kiváltani. Ez azonban nem igaz (7).

ezenkívül más fogalmakat is kidolgoztak az RV stratégiával kapcsolatban (6). Az RV 1.0 koncepciója a bioinformatikán és az állati immunizáláson alapuló megközelítés, valamint annak meghatározására használt kihívás, hogy mely antigének megfelelőbbek a vakcinázáshoz (8). Ezzel szemben az RV 2.0 fogalma olyan stratégiára utal, amely monoklonális antitesteket szerez azon kevés egyénektől, amelyek erős antitestválaszt adnak a természetes fertőzés ellen. Ezek a monoklonális antitestek irányítják a vakcina kialakítását a vakcinák normál áramlásának fordított irányában az anti-testekre (8).

továbbá a “rational vaccine design” fogalmát nagyon gyakran használták, azzal a várakozással, hogy ugyanolyan sikerrel jár, mint a korábban kapott “rational drug design” stratégiája. Azonban a “racionális gyógyszertervezés” olyan kémiai analógok kifejlesztéséhez kapcsolódik, amelyek a kórokozó fontos létfontosságú enzimjeinek aktív helyének tökéletes inhibitorai. Ezzel szemben a nyomozók részt vett a fejlődés, a HIV-vakcina azt állították, hogy a “racionális vakcina design”, mivel valójában csak javult az antigén-kötési kapacitás egy epitope tekintetében, hogy csak egy paratope, nem pedig a kezeletlen kapacitása egy epitope kiváltani semlegesítő antitestek. Ezek a következtetések erős kritikát generáltak .

ezzel szemben a jelenlegi kutatási téma A Kao és Hodges (1) által illusztrált “Epitope Discovery and Synthetic Vaccine Design” fogalmát használja. Ezek a szerzők kimutatták, hogy a rövid peptideken alapuló szintetikus vakcinák, amelyek immunogén epitópokat képviselnek, képesek károsítani, sőt meghaladni a natív rokon teljes fehérje védő potenciálját. Magasabb antitest titereket találtak a Pseudomonas aeruginosa Pilus a receptorkötő doménjére, amely 14 aminosavat tartalmaz, mint az egész pilin natív fehérje. A szintetikus peptid-konjugátummal immunizált állatok natív pilinje elleni titerek magasabbak voltak, mint az egész pilin fehérjével immunizált állatok titerei. Ezenkívül az anti-peptid Szérumok affinitása az ép pilin receptorkötő domén esetében szignifikánsan magasabb volt, mint az anti-pilin protein Szérumok affinitása (1).

támogatjuk az immuninformatikát és a kísérleti biológiai megközelítéseket kombináló epitóp vakcinák kifejlesztését (Alves-Silva et al.; Barbosa Santos et al.). Immunoinformatikus megközelítést alkalmaztunk a fehérje antigénekből álló meglévő vakcinák hatékonyságának javítására, amelyeket a korábbi kísérleti biológiai eredményekben való relevanciájuk szerint választottunk ki. Eredményeink azt is kimutatták, hogy az immunogén doménekből álló vakcinák optimalizálják, sőt meghaladják a teljes fehérje által kiváltott védőpotenciált (1). Például a vakcina hatékonyságának 33%-os optimalizálását rekombináns kiméra alkalmazásával értük el, amely a leishmania nukleozid-hidroláz NH36 leginkább immunogén epitópjait tartalmazó két domént tartalmazza a teljes NH36 fehérje helyett (Alves-Silva et al.). Ez a két domén (F1 és F3) a Leishmania (L.) amazonensis fertőzés (Alves-Silva et al.). Az NH36 fehérjével történő vakcinázás 55% – kal csökkenti a lézió méretét (10). Az F1 és az F3 doménekkel végzett vakcinázás azonban önállóan 70 és 77% – os csökkenést határozott meg, az F1F3 kiméra pedig 82% – os csökkenést váltott ki a lábpad lézióméretében (Alves-Silva et al.).

Ez a lelkesedés az immunoinformatikus eszközök megjelenése és az epitópok in silico előrejelzéseken keresztüli felfedezése után nem szabad leértékelni az összes kísérleti tudomány empirikus alapjait, amely a betegségeket szabályozó vakcinák fejlesztésében részt vesz (6). Éppen ellenkezőleg, mind az empirikus, mind az In silico eszközöket együtt kell használni olyan új szintetikus epitóp vakcinák kifejlesztéséhez, amelyek előnyöket kínálnak a hagyományos vakcinákkal szemben. Kémiailag meghatározott antigének, amelyek mentes a káros hatásoktól. Emellett az élő-attenuált vakcinákkal ellentétben nem térnek vissza a virulenciához az immunhiányos alanyokban, és a genetikai vakcináktól eltérően nem járnak etikai kérdésekkel.

ezzel a kutatási témával kapcsolatban úgy gondoltuk, hogy jelentős mértékben hozzájárultunk a szintetikus epitóp vakcinák kifejlesztéséhez, amelyek segíthetnek a fertőző betegségek és a rák megelőzésében, kezelésében és kezelésében.

szerzői hozzájárulások

CP-d-S, DSR, és ISS írta és jóváhagyta a szerkesztőség végleges szövegét.

összeférhetetlenségi nyilatkozat

a szerzők kijelentik, hogy a kutatást olyan kereskedelmi vagy pénzügyi kapcsolatok hiányában végezték, amelyek potenciális összeférhetetlenségnek tekinthetők.

elismerések

A szerzők köszönetet mondanak David Strakernek a nyelvi áttekintésért.

finanszírozás

ezt a munkát a Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPQ) és a Fundação Carlos Chagas de Amparo à Pesquisa do Estado de Rio de Janeiro (FAPERJ) támogatta .